CN109567270B - 一种丝束拉力调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丝束拉力调整方法，利用丝束平衡装置进行，具体步骤包括：在控制装置中预设一丝束最佳拉力；驱动滚轮旋转，在驱动滚轮的带动下，丝束从丝束包抽出，丝束经驱动滚轮后、再经丝束导轮平行换向，从箱体上部出丝口通过使用丝束的装置提供的动力向上被拉出；控制装置通过角度传感器测出杠杆从动臂的转动角度，计算出弹簧变形量，并计算出丝束所承受的拉力；控制装置将测得的丝束拉力与控制装置内预设的最佳拉力进行比较，并生成驱动电机的控制信号；控制装置利用控制信号调整驱动电机的转速。以上方法可以快速的对丝束拉力进行测量，并利用控制装置和驱动电机对丝束拉力进行调节，能够有效保证进入丝束成型机丝束的平衡稳定。

Description

一种丝束拉力调整方法

技术领域

本发明涉及卷烟嘴棒加工领域，特别是涉及一种丝束拉力调整方法。

背景技术

卷烟滤棒吸阻均匀性是卷烟质量的重要标准之一，造成滤棒吸阻不均匀的根本原因是滤棒成型时丝束密实度不够均匀。不同厂家、不同牌号的丝束密实度不同，同一厂家同一牌号的丝束由于打包机械的不稳定性和压力偏差也会造成丝束密实度不同，另外，同一丝束包不同部位的压实度不同，也是造成丝束密实度差异的原因。

为了能使进入滤棒成型机的丝束具有统一的密实度，应该在丝束进入滤棒成型机之前进行密实度预调整，丝束的密实度与其进入滤棒成型机的拉力和该拉力的持续时间密切相关，对于一台具体的滤棒成型机，可以通过现场试验测得最佳压力，若丝束处于最佳拉力的稳定状态，则丝束成型的质量最好。但在丝束成型的过程中，因为各种原因丝束所受到的拉力会发生变化、从而偏离稳定状态，如何平衡丝束拉力、使得丝束在状态变化时快速回到最佳拉力的稳定状态是比较难解决的问题。

中国实用新型专利CN2588803Y公开了一种丝束平衡方法、其通过一种丝束平衡装置进行，所述的装置包括升降平台、滑轮组和电动葫芦组成的丝束包提升机构，将丝束包放置在升降平台上，设置一个光电检测结构跟踪检测丝束包上平面，从而控制提升机构的动作。随着丝束的消耗，提升机构带动丝束包向上运动，使丝束包上平面的运动始终控制在很小的范围内。光电检测结构设计成活动结构，可以随丝束包的上升，向下做微小运动，从而控制由于丝束包内丝束受压不均匀对吸阻产生的影响。上述结构对丝束的平衡调节手段比较单一，精度较低，且调节时间过长，不能满足烟嘴高效率的生产要求。

因此，需要一种丝束平衡方法，能快速地对丝束受到的拉力进行调节。

发明内容

本发明的目的就是提供一种丝束拉力调整方法，可以快速的对丝束拉力进行测量、调节，有效保证进入丝束成型机丝束的平衡稳定。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种丝束拉力调整方法，其利用丝束平衡装置进行，所述的丝束平衡装置包括箱体，以及安装在箱体内的驱动滚轮、压紧滚轮、丝束导轮、杠杆装置、弹簧片、驱动电机、控制装置，驱动滚轮、压紧滚轮和丝束导轮平行设置，压紧滚轮能够将丝束压紧在驱动滚轮上，丝束导轮设置在驱动滚轮之后、并能在箱体内移动；所述的杠杆装置包括杠杆主动臂、杠杆从动臂和杠杆支点，杠杆主动臂第一端部与丝束导轮固定连接，杠杆主动臂第二端部与杠杆从动臂第一端部固定连接，杠杆支点设置在杠杆从动臂中部，杠杆从动臂能够以杠杆支点为中心转动；弹簧片的一端安装在杠杆从动臂的第二端部上，弹簧片的另一端固定在箱体上；杠杆装置上设置角度传感器，控制装置连接角度传感器和驱动电机；

利用上述装置，本发明中调整方法的具体步骤包括：

1）在控制装置中预设一丝束最佳拉力；2）丝束通过压紧滚轮压紧在驱动滚轮和压紧滚轮之间；3）驱动滚轮旋转，在驱动滚轮的带动下，丝束从丝束包抽出，丝束经驱动滚轮后、再经丝束导轮平行换向，从箱体上部出丝口通过使用丝束的装置提供的动力向上被拉出；4）丝束向上拉出的过程使得丝束导轮受到向上的拉力、并移动，丝束导轮的移动使得杠杆主动臂带动杠杆从动臂绕杠杆支点转动，杠杆从动臂受到弹簧片的反作用力，杠杆从动臂转动一定角度后达到力矩平衡；5）控制装置通过角度传感器测出杠杆从动臂的转动角度，计算出弹簧变形量，并计算出丝束所承受的拉力；6）控制装置将测得的丝束拉力与控制装置内预设的最佳拉力进行比较，并生成驱动电机的控制信号；7）控制装置利用控制信号调整驱动电机的转速。

通过上述方法能够实现对于丝束拉力的快速、准确调整。

为了提高控制驱动电机的准确度，生成驱动电机控制信号的过程为通过程序进行数字PID运算。

优选的，所述的箱体内设置有隔板，所述的驱动滚轮、压紧滚轮、丝束导轮设置在隔板的一侧，所述的驱动电机、杠杆主动臂、杠杆从动臂、杠杆支点、弹簧片设置在隔板的另一侧，所述的杠杆从动臂与丝束导轮之间通过导轮轴连接，所述的导轮轴安装在隔板上的弧形导向槽中。隔板使得平衡装置的整体结构更紧凑，避免各部件之间的干涉。

为了实现转速的快速、精确调节，所述的驱动电机为伺服电机。

为了增大丝束在驱动滚轮上的摩擦力，所述的压紧滚轮设置在驱动滚轮之上。

进一步的，为了更准确、方便地测量杠杆装置的转动角度，所述的角度传感器设置在杠杆支点附近。

进一步的，为了使各部件的运动、配合更协调，所述的弧形导向槽的圆心与杠杆支点中心基本重合。

本发明的有益效果主要在于，采用本发明所述的丝束拉力调整方法，能够通过杠杆装置与弹簧片准确测量丝束受到的拉力，并通过调整控制丝束驱动滚轮的转速实现对进入滤棒成型机的丝束张力的平衡控制，还可通过调整弹簧的安装位置，对丝束拉力进行直接调整，从多方面保证进入丝束成型机的丝束张力的平衡稳定。

附图说明

图1是本发明中丝束拉力调整方法所利用的丝束平衡装置的正视图；

图2是本发明中丝束拉力调整方法所利用的丝束平衡装置的左视图；

图3是本发明中丝束拉力调整方法所利用的丝束平衡装置的后视图；

图4是本发明中丝束拉力调整方法所利用的丝束平衡装置的原理图。

具体实施方式

本发明涉及一种丝束平衡调整方法，特别适用于卷烟滤嘴的成型工艺，下面将结合本发明附图对本发明做进一步说明。

图1为本发明中丝束拉力调整方法所利用的丝束平衡装置的正视图，能够较完整的表示丝束平衡装置的整体结构，图2、图3分别从左侧、后侧观察该装置的具体结构。所述的丝束平衡装置，主要包括：箱体1，以及安装在箱体内的驱动滚轮9、压紧滚轮10、丝束导轮7、杠杆装置、弹簧片3、驱动电机、控制装置。所述的调整方法的具体步骤包括：

1）在控制装置中预设一丝束最佳拉力，该丝束最佳拉力可以通过现场试验测得，属于本领域的常规技术手段；

2）丝束2通过压紧滚轮压紧在驱动滚轮和压紧滚轮之间；

3）驱动滚轮旋转，在驱动滚轮的带动下，丝束从丝束包抽出，丝束经驱动滚轮后、再经丝束导轮平行换向，从箱体上部出丝口通过使用丝束的装置提供的动力向上被拉出；

4）丝束向上拉出的过程使得丝束导轮受到向上的拉力、并移动，丝束导轮的移动使得杠杆装置中的杠杆主动臂带动杠杆从动臂绕杠杆支点转动，杠杆从动臂受到弹簧片的反作用力，杠杆从动臂转动一定角度后达到力矩平衡；

5）控制装置通过角度传感器测出杠杆从动臂的转动角度，计算出弹簧变形量，并计算出丝束所承受的拉力；

6）控制装置将测得的丝束拉力与控制装置内预设的最佳拉力进行比较，并生成驱动电机的控制信号；

7）控制装置利用控制信号调整驱动电机的转速。

在优选的实施例中，为了提高控制驱动电机的准确度，生成驱动电机控制信号的过程为通过程序进行数字PID运算。

其中，为实现上述方法，驱动滚轮9、压紧滚轮10、丝束导轮11平行设置，压紧滚轮10能够将丝束压紧在驱动滚轮9上，以保证驱动滚轮能够将丝束从丝束包中抽出；优选的，驱动滚轮9、压紧滚轮10上下设置，可以保证丝束在驱动滚轮上有较大的包角，以增加驱动滚轮与丝束之间的摩擦力，防止打滑、进一步保证抽出质量。

并且，丝束导轮11设置在驱动滚轮9之后、并能在箱体内移动，以适应丝束所受拉力的变化，并为拉力的测量和调整创造条件；优选的，丝束的移动轨迹大致为上下方向的圆弧形。

以上布置方式能够使得在在拉力调节过程中，丝束经过驱动滚轮后绕过丝束导轮11并平行换向、供应至滤棒成型机，滤棒成型机将丝束拉出。丝束所承受的拉力受滤棒成型机所提供动力的影响，但该动力一般不可调；此外，丝束所受到的拉力还受到驱动滚轮转动的影响，在滤棒成型机所提供的动力一定的情况下，驱动滚轮的转速越慢，丝束所受到的拉力（或称之为张力）越大，驱动滚轮的转速越快，丝束所受到的拉力（或称之为张力）越小，驱动滚轮的速度比较容易调节，本发明的关键正是通过调节驱动滚轮的转速、进而调节丝束中的拉力（或张力），使其维持在最佳拉力范围内。

所述的杠杆装置包括杠杆主动臂6、杠杆从动臂4和杠杆支点5，杠杆主动臂4的第一端部与丝束导轮7固定连接（杠杆主动臂4与丝束导轮可以同轴设置——如图2、也可以不同轴设置——如图3，图1中的位置关系为示意图，仅表明连接关系，不代表位置关系），杠杆主动臂6的第二端部与杠杆从动臂4第一端部固定连接，杠杆支点5设置在杠杆从动臂4的中部，杠杆从动臂4能够以杠杆支点5为中心转动，其可以设置为转轴的形式、以实现转动，具体可以是杠杆支点5为内部的固定轴、杠杆从动臂4上设置套装在固定轴上外部套筒，也可以是杠杆支点5为外部固定套筒，杠杆从动臂4上设置套装在固定套筒内的转动轴；在以上结构中，杠杆装置与丝束导轮7的位置相对固定，丝束导轮7的位置变化能够转换为杠杆装置的转动。

弹簧片3的一端安装在杠杆从动臂4的第二端部上，弹簧片3的另一端固定在箱体1上，当丝束导轮7移动带动杠杆装置转动后，还能造成弹簧片3的形变，弹簧片的形变意味着弹簧片产生了一个抵抗丝束导轮转动的反作用力，并能够杠杆装置达到平衡状态不再转动、也使丝束导轮7暂时不再移动，此时，由于力的传递与扭矩平衡，丝束所受的拉力或张力越大，引起杠杆装置转动的角度越大，弹簧片所产生的反作用力也越大，即丝束所受的拉力或张力与弹簧变形量成一定比例、弹簧变形量与杠杆装置转动的角度成一定比例，在所选取弹簧片的弹性系数、杠杆装置的结构一定的条件下，以上两个比例关系容易确定，属于本领域的常规技术手段；因此，通过测量杠杆装置转动的角度可以计算出弹簧片3的形变量，并可以进一步得出丝束所受的拉力或张力。

为了测量杠杆装置的转动角度，本发明在杠杆装置上设置角度传感器；并且为实现丝束拉力的自动化调整，本发明还将角度传感器和驱动电机均连接控制装置，角度传感器将测得杠杆装置角度变化信息传递给控制装置，控制装置计算出当前丝束所受到的拉力（或张力），并与预设的最佳拉力值做比较，再通过控制驱动电机的转速，来对丝束的拉力进行调节，使之趋近于预设的最佳拉力；以上调整拉力的过程通过程序进行数字PID运算，实时调整驱动电机的转速，从而使丝束拉力维持恒定。

在更优的实施例中，如图2所示，所述的箱体1内设置有隔板，所述的驱动滚轮9、压紧滚轮10、丝束导轮9设置在隔板的一侧，所述的驱动电机、杠杆主动臂6、杠杆从动臂4、杠杆支点5、弹簧片3设置在隔板的另一侧，所述的杠杆从动臂与丝束导轮之间通过导轮轴连接，所述的导轮轴安装在隔板上的弧形导向槽中，弧形的导向槽使得丝束导轮9的移动能够更好的转换为杠杆装置的转动运动，并且，进一步的，所述的弧形导向槽的圆心与杠杆支点中心基本重合。

为了较为准确的测量杠杆装置转动的角度，优选的将所述的角度传感器设置在杠杆支点附近、能够准确地测量杠杆从动臂4的转动角度。

为了保证调节精度，所述的驱动电机为伺服电机，其通过驱动轴与驱动滚轮连接，驱动轴穿过隔板设置。

所述的弧形导向槽的圆心与杠杆支点中心基本重合。

在本发明另一个优选的实施例中，也可利用弹簧片3的安装位置对丝束的拉力或张力进行直接调节，例如，将弹簧片与杠杆从动臂之间的连接方式设置为安装位置可调如图3所示，通过调整弹簧片3的安装位置，可以使杠杆在原有基础上转动一个角度，由于打破了原有的力矩平衡，会导致丝束导轮7上下移动一定距离，重新使杠杆装置达到平衡状态，从而对丝束的拉力或张力进行直接调整，这种调节方式的幅度较大，其调整后的拉力或张力也能够通过控制装置计算得出。弹簧片3的另一个作用是使杠杆装置只能在一定范围内摆动，防止滤棒成型机速度突变时造成拉力变化过大、导致丝束断裂的情况。

本发明中的控制装置结构图如图4所示，包括直流转换电源，可以将220V交流电转换为直流，并提供给高速MCU(Microcontroller Unit; 微控制单元)、人机交互界面、角度传感器和伺服控制器，MCU接受角度角度传感器测得的杠杆从动臂4转动的角度信号，经过计算得出丝束承受的拉力值，并与MCU内预设的最佳拉力进行比较，通过程序进行数字PID运算产生对于驱动电机（伺服电机）的控制信号、并传送给伺服控制器，通过伺服控制器控制驱动电机（伺服电机）的转动，从而实现对于丝束拉力的调节。

最后应说明的是：虽然已按照具体实施例来描述本发明，但是根据本文的教导，本领域技术人员对本发明做出其他方式修改也是显而易见的。本发明的保护范围以权利要求书的范围为限，但其他与本发明权利要求无实质性区别的技术方案，也应该本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种卷烟丝束的拉力调整方法，其利用丝束平衡装置进行，其特征在于，所述的丝束平衡装置包括箱体，以及安装在箱体内的驱动滚轮、压紧滚轮、丝束导轮、杠杆装置、弹簧片、驱动电机、控制装置，驱动滚轮、压紧滚轮和丝束导轮平行设置，压紧滚轮能够将丝束压紧在驱动滚轮上，丝束导轮设置在驱动滚轮之后、并能在箱体内移动；所述的杠杆装置包括杠杆主动臂、杠杆从动臂和杠杆支点，杠杆主动臂第一端部与丝束导轮固定连接，杠杆主动臂第二端部与杠杆从动臂第一端部固定连接，杠杆支点设置在杠杆从动臂中部，杠杆从动臂能够以杠杆支点为中心转动；弹簧片的一端安装在杠杆从动臂的第二端部上，弹簧片的另一端固定在箱体上；杠杆装置上设置角度传感器，控制装置连接角度传感器和驱动电机；所述的调整方法的具体步骤包括：

1）在控制装置中预设一个丝束最佳拉力；

2）丝束通过压紧滚轮压紧在驱动滚轮和压紧滚轮之间；

3）驱动滚轮旋转，在驱动滚轮的带动下，丝束从丝束包抽出，丝束经驱动滚轮后、再经丝束导轮平行换向，从箱体上部出丝口通过使用丝束的装置提供的动力向上被拉出；

4）丝束向上拉出的过程使得丝束导轮受到向上的拉力、并移动，丝束导轮的移动使得杠杆主动臂带动杠杆从动臂绕杠杆支点转动，杠杆从动臂受到弹簧片的反作用力，杠杆从动臂转动一定角度后达到力矩平衡；

5）控制装置通过角度传感器测出杠杆从动臂的转动角度，计算出弹簧变形量，并计算出丝束所承受的拉力；

6）控制装置将测得的丝束拉力与控制装置内预设的最佳拉力进行比较，并生成驱动电机的控制信号；

7）控制装置利用控制信号调整驱动电机的转速。

2.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：在步骤6）中，生成驱动电机控制信号的过程为通过程序进行数字PID运算。

3.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：所述的箱体内设置有隔板，所述的驱动滚轮、压紧滚轮、丝束导轮设置在隔板的一侧，所述的驱动电机、杠杆主动臂、杠杆从动臂、杠杆支点、弹簧片设置在隔板的另一侧，所述的杠杆从动臂与丝束导轮之间通过导轮轴连接，所述的导轮轴安装在隔板上的弧形导向槽中。

4.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：所述的驱动电机为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：所述的压紧滚轮设置在驱动滚轮之上。

6.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：所述的角度传感器设置在杠杆支点附近。

7.根据权利要求3所述的调整方法，其特征在于：所述的弧形导向槽的圆心与杠杆支点中心基本重合。

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